Puede repeler el agua, el aceite, el alcohol e incluso la mantequilla de maní. Y podría ahorrarle a la Marina de los Estados Unidos millones de dólares en costos de combustible para buques, reducir la cantidad de energía que consumen los buques y mejorar la eficiencia operativa.
La Oficina de Investigación Naval ONR patrocina el trabajo del Dr. Anish Tuteja, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Michigan, para desarrollar un nuevo tipo de recubrimiento "omnifóbico". Este recubrimiento químico es transparente,duradero, se puede aplicar a numerosas superficies y arroja casi cualquier líquido.
De particular interés para la Armada es cómo los recubrimientos omnifóbicos pueden reducir la fricción por arrastre, resistencia creada por el movimiento de un casco a través del agua, en barcos, submarinos y embarcaciones submarinas no tripuladas.
Compare el arrastre de fricción con trotar a través de una piscina. Debido a la resistencia del agua, cada zancada es más difícil y requiere más energía y esfuerzo.
"Un porcentaje significativo del consumo de combustible de un barco [hasta un 80 por ciento a velocidades más bajas y un 40-50 por ciento a velocidades más altas] se destina a mantener su velocidad y superar el arrastre de fricción", dijo el Dr. Ki-Han Kim, un oficial de programaen el Departamento de Armas y Guerra Marítima de ONR. "Si pudiéramos encontrar una manera de reducir drásticamente la resistencia a la fricción, los buques consumirían menos combustible o batería y disfrutarían de una mayor variedad de operaciones".
El recubrimiento omnifóbico de Tuteja podría ser una solución. Imagine dos barcos que navegan a la misma velocidad, uno que trata de la fricción y el otro cubierto con un recubrimiento que hace que el agua se deslice hacia arriba y se deslice fácilmente del casco.consuma menos combustible porque no tiene que combatir tanta resistencia al agua mientras mantiene la velocidad.
Si bien los recubrimientos repelentes no son nuevos, es difícil crear uno que resista la mayoría de los líquidos y que sea lo suficientemente resistente como para adherirse a varias superficies durante largos períodos de tiempo. Tome una sartén recubierta de teflón, por ejemplo.fuera de la sartén, mientras que el aceite de cocina se extenderá por todas partes.
"Los investigadores pueden tomar una matriz de polímero muy duradera y un relleno muy repelente y mezclarlos", dijo Tuteja. "Pero esto no necesariamente produce un recubrimiento repelente duradero. Los diferentes polímeros y rellenos tienen diferentes miscibilidades [la capacidad de dossustancias para mezclar]. La simple combinación de los componentes individuales más duraderos no produce el recubrimiento compuesto más duradero ".
Para diseñar su revestimiento innovador, Tuteja y su equipo de investigación estudiaron vastas bases de datos informáticas de sustancias químicas conocidas. Luego ingresaron ecuaciones matemáticas complejas, basadas en las propiedades moleculares de cada sustancia, para predecir cómo se comportarían dos cuando se mezclan. Después de analizar cientos decombinaciones, los investigadores encontraron la combinación correcta.
El matrimonio molecular fue un éxito durante las pruebas de laboratorio. El combo con forma de goma se puede rociar, cepillar, sumergir o recubrir por centrifugación en numerosas superficies, y se adhiere firmemente. El recubrimiento también puede soportar rasguños, abolladuras y otros peligros diariosuso. Y la forma en que las moléculas se separan hace que el recubrimiento sea ópticamente claro.
Además de reducir el arrastre de fricción, Tuteja prevé otros usos de la Marina para el recubrimiento omnifóbico, incluida la protección de equipos de alto valor como sensores, radares y antenas del clima.
Además de los recubrimientos omnifóbicos para disminuir el arrastre por fricción, ONR patrocina otros tipos de investigación de recubrimientos para prevenir la corrosión tanto en barcos como en aviones y combatir la incrustación biológica la acumulación de percebes en los cascos. Recubrimientos similares también pueden evitar que se forme hielo en los barcosoperar en regiones frías, o hacer que la extracción de hielo sea mucho más fácil que los métodos convencionales como el raspado.
El equipo de Tuteja está llevando a cabo más pruebas en el recubrimiento omnifóbico, pero planean tenerlo listo para uso militar y civil a pequeña escala en los próximos años.
Warren Duffie Jr. es un contratista de ONR Corporate Strategic Communications.
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Materiales proporcionado por Oficina de Investigación Naval . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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